9、模拟与离散时间滤波器技术解析

模拟与离散时间滤波器技术解析

1. 滤波器应用实例

1.1 12 组滤波器

早期的 12 组滤波器包含大量电感、电容和一个晶体，形成非常稳定的谐振电路。其体积约 2 升，需置于温度稳定的外壳内，这需要较大空间和昂贵的冷却系统。该滤波器也有晶体滤波器的实现形式，像西门子等使用金属谐振器替代晶体。上世纪 80 年代末，每年约生产 500 万个 12 组滤波器。如今，更有效且便宜的数字传输系统已取代载波频率系统，不过这些数字系统中仍包含许多不太复杂的模拟滤波器。

1.2 抗混叠滤波器

在对模拟或连续时间信号进行采样时，为了在离散时间或数字信号中完整保留信息，信号必须进行带限处理。否则会出现混叠失真，导致信息丢失。因此，根据图 1.10，需要在模拟信号源和采样电路之间放置抗混叠滤波器。

1.3 硬盘驱动器

模拟滤波器在硬盘驱动器的读取通道中有重要应用，每年有大量硬盘驱动器被制造。读取通道中的主要滤波任务之一是均衡频率响应，以避免后续脉冲在时间上模糊和重叠，即符号间干扰问题。

典型混合模式读取通道的信号处理流程如下：
1. 从磁或光介质获取的信号先由前置放大器放大，再由可变增益放大器（VGA）进一步放大。
2. 模拟滤波器在采样前进行信号均衡、降噪和带限处理。
3. 模数转换（A/D）模块包括采样保持阶段，通常具有约 6 位分辨率。
4. 数字信号处理器（DSP）核心必要时进行额外均衡，还负责数据检测、增益和时序控制，并与微处理器接口通信。

滤波器还需可编程，以适应从磁盘内外轨道读取时数据速率的变化。此外，需要一个调谐过程来确定最佳截止频率